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1、第第4講阻尼振動受迫振動講阻尼振動受迫振動 目標(biāo)定位目標(biāo)定位 1.知道阻尼振動和無阻尼振動并能從能量的觀點(diǎn)知道阻尼振動和無阻尼振動并能從能量的觀點(diǎn)給予說明給予說明.2.知道受迫振動的概念知道受迫振動的頻率等于驅(qū)知道受迫振動的概念知道受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率，而跟振動物體的固有頻率無關(guān)動力的頻率，而跟振動物體的固有頻率無關(guān).3.理解共振的概理解共振的概念，知道常見共振的應(yīng)用和危害念，知道常見共振的應(yīng)用和危害一、阻尼振動一、阻尼振動1阻尼振動阻尼振動系統(tǒng)在振動過程中受到系統(tǒng)在振動過程中受到_的作用，振動逐漸消逝，的作用，振動逐漸消逝，_逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌芰?，這種振動叫做逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌芰?，這種
2、振動叫做_振振動動2自由振動自由振動(無阻尼振動無阻尼振動)系統(tǒng)不受外力作用，也不受任何阻力，只在自身系統(tǒng)不受外力作用，也不受任何阻力，只在自身_作用下的振動作用下的振動阻力阻力 振動能量振動能量 阻尼阻尼 回復(fù)力回復(fù)力 3固有頻率：固有頻率：_振動的頻率固有頻率由振動的頻率固有頻率由_ _決定決定想一想想一想阻尼振動中，在振幅逐漸減小的過程中，振子的阻尼振動中，在振幅逐漸減小的過程中，振子的周期如何變化？周期如何變化？答案答案不變周期與振幅無關(guān)不變周期與振幅無關(guān)自由自由 系統(tǒng)本身的系統(tǒng)本身的 特征特征 二、受迫振動二、受迫振動1驅(qū)動力：驅(qū)動力：_的外力的外力2受迫振動：受迫振動：系統(tǒng)在系統(tǒng)在
3、_作用下的振動作用下的振動3振動穩(wěn)定后受迫振動的周期總等于振動穩(wěn)定后受迫振動的周期總等于_的周期，受迫的周期，受迫振動穩(wěn)定后的頻率與物體的固有頻率振動穩(wěn)定后的頻率與物體的固有頻率_關(guān)系關(guān)系三、共振三、共振驅(qū)動力的頻率驅(qū)動力的頻率_振動物體的固有頻率時，受迫振動的振動物體的固有頻率時，受迫振動的振幅最大，這種現(xiàn)象叫做振幅最大，這種現(xiàn)象叫做_周期性周期性 驅(qū)動力驅(qū)動力 驅(qū)動力驅(qū)動力 沒有沒有 等于等于 共振共振 想一想想一想自由振動、受迫振動和共振分別對應(yīng)的周期自由振動、受迫振動和共振分別對應(yīng)的周期(或頻或頻率率)是什么？是什么？答案答案自由振動對應(yīng)固有周期自由振動對應(yīng)固有周期(或固有頻率或固有頻
4、率)，受迫振動對，受迫振動對應(yīng)驅(qū)動力的周期應(yīng)驅(qū)動力的周期(或頻率或頻率)，而共振對應(yīng)的是驅(qū)動力的周期，而共振對應(yīng)的是驅(qū)動力的周期(或頻率或頻率)與固有周期與固有周期(或頻率或頻率)相等相等四、共振的應(yīng)用和防止四、共振的應(yīng)用和防止在需要利用共振時，應(yīng)使驅(qū)動力的頻率在需要利用共振時，應(yīng)使驅(qū)動力的頻率_或或_振振動系統(tǒng)的固有頻率；在需要防止共振時，應(yīng)使驅(qū)動力的頻動系統(tǒng)的固有頻率；在需要防止共振時，應(yīng)使驅(qū)動力的頻率率_振動系統(tǒng)的固有頻率振動系統(tǒng)的固有頻率.接近接近 等于等于 遠(yuǎn)離遠(yuǎn)離 1阻尼振動是振動系統(tǒng)在阻力的作用下，振幅逐漸減小的振阻尼振動是振動系統(tǒng)在阻力的作用下，振幅逐漸減小的振動動說明：阻尼振
5、動中振幅雖逐漸減小，但振動的頻率不會變說明：阻尼振動中振幅雖逐漸減小，但振動的頻率不會變化，此頻率為固有頻率，由振動系統(tǒng)決定化，此頻率為固有頻率，由振動系統(tǒng)決定2受迫振動是指系統(tǒng)在驅(qū)動力作用下的振動做受迫振動的受迫振動是指系統(tǒng)在驅(qū)動力作用下的振動做受迫振動的物體的振動頻率等于驅(qū)動力的頻率，與物體的固有頻率無物體的振動頻率等于驅(qū)動力的頻率，與物體的固有頻率無關(guān)關(guān)說明：受迫振動中，若周期性的驅(qū)動力給系統(tǒng)補(bǔ)充的能量說明：受迫振動中，若周期性的驅(qū)動力給系統(tǒng)補(bǔ)充的能量與系統(tǒng)因振動阻尼消耗的能量相等，物體做等幅振動，但與系統(tǒng)因振動阻尼消耗的能量相等，物體做等幅振動，但此振動不是簡諧運(yùn)動此振動不是簡諧運(yùn)動一
6、、阻尼振動和受迫振動一、阻尼振動和受迫振動【例【例1】(多選多選)一單擺在空氣中振動，振幅逐漸減小，下列一單擺在空氣中振動，振幅逐漸減小，下列說法中正確的是說法中正確的是()A振動能量逐漸轉(zhuǎn)化為其他形式的能振動能量逐漸轉(zhuǎn)化為其他形式的能B后一時刻的動能一定小于前一時刻的動能后一時刻的動能一定小于前一時刻的動能C后一時刻的勢能一定小于前一時刻的勢能后一時刻的勢能一定小于前一時刻的勢能D后一時刻的機(jī)械能一定小于前一時刻的機(jī)械能后一時刻的機(jī)械能一定小于前一時刻的機(jī)械能解析解析單擺在振動過程中，因不斷克服空氣阻力做功使振單擺在振動過程中，因不斷克服空氣阻力做功使振動能量逐漸轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，動能量逐漸轉(zhuǎn)化為
7、內(nèi)能，A、D正確；雖然單擺總的機(jī)械能正確；雖然單擺總的機(jī)械能在逐漸減小，但在振動過程中動能和勢能仍不斷地相互轉(zhuǎn)在逐漸減小，但在振動過程中動能和勢能仍不斷地相互轉(zhuǎn)化，動能轉(zhuǎn)化為勢能時，動能逐漸減小，勢能逐漸增大，化，動能轉(zhuǎn)化為勢能時，動能逐漸減小，勢能逐漸增大，而勢能轉(zhuǎn)化為動能時，勢能逐漸減小，動能逐漸增大，所而勢能轉(zhuǎn)化為動能時，勢能逐漸減小，動能逐漸增大，所以不能斷言后一時刻的動能以不能斷言后一時刻的動能(或勢能或勢能)一定小于前一時刻的一定小于前一時刻的動能動能(或勢能或勢能)，故，故B、C錯誤錯誤答案答案AD解析解析受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率，把手轉(zhuǎn)動的頻受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率
8、，把手轉(zhuǎn)動的頻率為率為1 Hz，選項(xiàng)，選項(xiàng)A正確正確答案答案A二、對共振的理解二、對共振的理解1定義定義物體做受迫振動時，當(dāng)驅(qū)動力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率物體做受迫振動時，當(dāng)驅(qū)動力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時，振動的振幅最大，這種現(xiàn)象叫共振時，振動的振幅最大，這種現(xiàn)象叫共振2發(fā)生共振的條件發(fā)生共振的條件f驅(qū)驅(qū)f固固，即驅(qū)動力的頻率等于振動系統(tǒng)的固有頻率，即驅(qū)動力的頻率等于振動系統(tǒng)的固有頻率4共振的防止與利用共振的防止與利用(1)利用：由共振的條件知，要利用共振，就應(yīng)盡量使驅(qū)動利用：由共振的條件知，要利用共振，就應(yīng)盡量使驅(qū)動力的頻率與物體的固有頻率一致如共振篩、共振轉(zhuǎn)速計(jì)力的頻率與物體的固有頻率一
9、致如共振篩、共振轉(zhuǎn)速計(jì)等等(2)防止：由共振曲線可知，在需要防止共振危害時，要盡防止：由共振曲線可知，在需要防止共振危害時，要盡量使驅(qū)動力的頻率和固有頻率不相等，而且相差越多越量使驅(qū)動力的頻率和固有頻率不相等，而且相差越多越好如：部隊(duì)過橋應(yīng)便步走好如：部隊(duì)過橋應(yīng)便步走說明：共振是物體做受迫振動時的一種特殊現(xiàn)象說明：共振是物體做受迫振動時的一種特殊現(xiàn)象解析解析A振動起來后，使得振動起來后，使得B、C、D、E做受迫振動，振動做受迫振動，振動的頻率都等于的頻率都等于A振動的頻率，即各擺振動的周期都相等，振動的頻率，即各擺振動的周期都相等，選項(xiàng)選項(xiàng)C錯誤，錯誤，D正確；由于正確；由于D與與A的擺長相差
10、最大，的擺長相差最大，E與與A的的擺長相等，所以擺長相等，所以D的振幅最小，的振幅最小，E發(fā)生共振，振幅最大，選發(fā)生共振，振幅最大，選項(xiàng)項(xiàng)A錯誤，錯誤，B正確正確答案答案BD【例【例4】(多選多選)如圖如圖4所示一彈簧振子做受迫振動時的振幅與所示一彈簧振子做受迫振動時的振幅與驅(qū)動力頻率的關(guān)系，由圖可知驅(qū)動力頻率的關(guān)系，由圖可知()圖圖4A驅(qū)動力頻率為驅(qū)動力頻率為f2時，振子處于共振狀態(tài)時，振子處于共振狀態(tài)B驅(qū)動力頻率為驅(qū)動力頻率為f3時，振子的振動頻率為時，振子的振動頻率為f3C假如讓振子自由振動，它的頻率為假如讓振子自由振動，它的頻率為f2D振子做自由振動時，頻率可以為振子做自由振動時，頻率可以為f1、f2、f3解析解析由題圖可知當(dāng)驅(qū)動力的頻率為由題圖可知當(dāng)驅(qū)動力的頻率為f2時，振子的振幅最時，振子的振幅最大，即振子發(fā)生共振現(xiàn)象，故大，即振子發(fā)生共振現(xiàn)象，故A正確；由共振條件知振子正確；由共振條件知振子的固有頻率為的固有頻率為f2，所以，所以C正確，正確，D錯誤；振子做受迫振動錯誤；振子做受迫振動時，振動頻率由驅(qū)動力的頻率決定，故時，振動頻率由驅(qū)動力的頻率決定，故B正確正確答案答案ABC
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